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1、素养提升课9 动物生理相关实验探究,突破点一 兴奋传导与传递过程电流计指针的偏转问题,典例引领,将灵敏电流计连接到图甲神经纤维和图乙突触结构的表面,分别在a、b、c、d处给予足够强度的刺激(a点离左右两个接点距离相等),下列说法不正确的是( ) A.分别刺激b、c点时,指针都偏转2次 B.分别刺激a、d点时,指针都偏转1次 C.神经递质在释放过程中会消耗能量 D.分别刺激a、b、c、d处,指针偏转1次的现象只发生在刺激d点时,【审题指导】 本题以图像信息为载体,借助膜电位的变化考查电流表指针偏转方向,审题时要注意图中刺激点位置及电流计的连接位置。 (1)知识联想:静息电位和动作电位产生时膜电位
2、的变化?兴奋的传导、传递特点分别是什么? (2)推理分析 刺激b(c)点,电流计右(左)边接点先兴奋,左(右)边接点后兴奋电流计偏转2次;刺激d点,兴奋无法经过突触向左传递电流计偏转1次;刺激a点,电流计两个接点同时兴奋电流计不偏转。,解析:在b处给予足够强度的刺激,兴奋先传到右边接点,电流计偏转一次,接着兴奋传导到左边接点,电流计又偏转一次;在c处给予足够强度刺激,左边接点先兴奋,电流计偏转一次,接着兴奋通过突触传递到右边接点,电流计再偏转一次,即刺激b、c点时,指针都偏转2次;兴奋在神经纤维上传导是双向的,在a处给予足够强度的刺激,兴奋同时传导到左右两个接头,没有电位差,指针不偏转;兴奋在
3、神经元间传递是单向的,在d处给予足够强度的刺激,兴奋只能传导到右边接点,指针仅偏转一次;神经递质以胞吐形式释放,该过程消耗能量;刺激a指针不偏转,刺激b、c,指针偏转2次,刺激d指针偏转1次。,答案:B,素养提升,1.指针偏转原理 下面图中a点受刺激产生动作电位“”,后面为该动作电位沿神经纤维传导依次通过“abcc右侧”时灵敏电流计的指针变化细化图:,2.“三看法”判断电流计指针偏转(电流计两极均接在神经纤维外膜上),对点落实,1.将电流计的两个电极分别放置在神经纤维外的a、c两点,c点所在部位的膜已损伤,其余部位均正常。如图为刺激前后的电位变化,以下说法正确的是( ) A.神经纤维上损伤部位
4、c点的膜外电位为正电位 B.兴奋传到b点时电流计的指针将向右侧偏转 C.兴奋的产生与细胞膜对K+的通透性增加有关 D.结果表明兴奋在神经纤维上以化学信号的形式传导,B,解析:神经纤维未受刺激时,膜外(a、c两点)为正电位,指针应不偏转,但从图中可以看出,神经纤维未受刺激时,指针向右侧偏转,说明c点为负电位,由此推测被损伤部位c点的膜外电位为负电位;兴奋的产生与细胞膜对Na+的通透性增加有关;结果表明兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。,2.(2019四川成都月考)由于神经元特殊的连接方式,神经中枢引起的兴奋可能并不会立即消失,而会延续一段时间,这与神经元的连接方式有关。下图为一种中枢神经元之间
5、的连接方式,图中神经元均为兴奋性神经元,M和N为连接在神经元表面上的电流计。请据图回答:,解析:(1)神经元由细胞体和突起两部分组成,突起又分为树突和轴突,树突短而多,轴突长而少;轴突末端的多次分支后,每个小枝末端膨大的部分称为突触小体。反射弧的效应器可以是肌肉或腺体,因此在特定情况下,突触释放的神经递质也能使肌肉收缩和某些腺体分泌。,(1)神经元的轴突末端多次分支后,每个小枝末端膨大的部分叫 ,其释放的神经递质除能作用于下一个神经元外,在特定情况下,也能使腺体分泌或 。,答案:(1)突触小体 肌肉收缩,解析:(2)A点未受到刺激时,K+外流,膜电位表现为外正内负;A点受到刺激时,Na+跨膜运
6、输至细胞内,引起A点的电位发生变化,B点兴奋时的膜电位表现为外负内正。在A处给一个适宜的刺激,兴奋先传导到M的右侧电极,后传导到左侧电极,所以M的指针发生两次方向相反的偏转。由于图1的中枢神经元之间的连接方式特殊,且均表示兴奋性神经元,所以兴奋能多次传导到B处,导致N的指针发生多次方向相反的偏转。,(2)A点受到刺激兴奋时,其电位变化主要是由 的跨膜运输引起的,B点兴奋时的膜电位表现为 ;在A处给一个适宜的刺激,M和N的指针偏转次数分别是 (填“一次”“两次”或“多次”)。,答案:(2)Na+ 外负内正 两次 多次,突破点二 兴奋传导和传递的探究实验,典例引领,将蛙脑破坏,保留脊髓,做蛙心静脉
7、灌注,以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经,分别连接电位计和。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后,电位计和有电位波动,出现屈反射。下图为该反射弧结构示意图。,【审题指导】 本题属于验证性实验设计题,在审题时应思考以下问题: (1)本题的实验目的是什么?,(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导,而在反射弧中只能单向传递。,答案:(1)方法和现象:刺激电位计与骨骼肌之间的传出神经。观察到电位计有电位波动和左后肢屈腿,电位计未出现电位波动。,解析:(1)设计实验可以应用图中的已有信息进行逆向思考,即在神经纤维的哪个位置给予足够强度的刺激,该位置两侧都能够观察到相
8、应的电位变化(或肌肉收缩),而另一神经纤维上没有电位变化。,【审题指导】 (2)设计实验时采用正向思维还是逆向思维更利于问题的解决?,(2)若在灌注液中添加某种药物,将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后,电位计有波动,电位计未出现波动,左后肢未出现屈反射,其原因可能有: ; 。,答案:(2)突触前膜释放的神经递质不能与突触后膜上的特异性受体结合 突触前膜不能释放神经递质,解析:(2)某药物处理后,电位计有波动,说明该药物不会阻止神经纤维上的兴奋传导,电位计未出现波动,说明没有兴奋传递到电位计,那么问题应该出现在电位计和之间的环节,可能是突触前膜不能释放神经递质,也可能是突触前膜释放的神经递质不
9、能与突触后膜上的特异性受体结合。,素养提升,兴奋传导、传递方向的实验探究,对点落实,1.如图为某反射弧的模式图。为了验证某药物只能阻断兴奋在神经元之间的传递,而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导。下列实验操作中不需要做的是( ) A.不放药物时,刺激B处,观察现象 B.药物放在A处,刺激B处,观察现象 C.药物放在B处,刺激C处,观察现象 D.药物放在C处,刺激B处,观察现象,C,解析:兴奋在神经元之间的传递是单向的,在神经纤维上的传导是双向的,若要验证某药物只能阻断兴奋在神经元之间的传递,而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导,操作时将药物放在B处或不放药物,刺激C处,观察2都会有反应,故不需要做。,
10、2.取新鲜的神经肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本)如图,a、d分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极,用于刺激神经和骨骼肌;b是放置在传出神经上的电流计,用于记录神经兴奋电位;c为神经与肌细胞形成的突触。正常时,用a刺激神经会引起骨骼肌收缩,下列判断分析不正确的是( ) A.如果刺激c、a点中间任何一点,都可检测到电位变化,表明传出神经完好 B.如果用a刺激神经,在b处不能记录到电位,表明传出神经受损 C.如果用a刺激神经,在b处记录到电位,骨骼肌不收缩,表明部位c受损 D.如果用d刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩,表明骨骼肌受损,C,解析:如果刺激c、a点中间任何一点,都可检测到电位变化,表明传出
11、神经完好;如果用a刺激神经,在b处不能记录到电位,表明传出神经受损;如果用a刺激神经,在b处记录到电位,骨骼肌不收缩,表明部位c受损或骨骼肌受损;如果用d刺激骨骼肌,骨骼肌不收缩,表明骨骼肌受损。,突破点三 动物激素功能的研究方法与实验探究,典例引领,(2018全国卷)为研究垂体对机体生长发育的作用,某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中,用幼龄大鼠为材料,以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题: (1)请完善下面的实验步骤 将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理,A组(对照组)的处理是 , B组的处理是 。 将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。 。 对所得数据进行统计处理与分
12、析。,【审题指导】 本题采用切除法,以“研究垂体对机体生长发育的作用”为情境,考查考生的实验与探究能力。在审题的过程中应思考以下问题: (1)找准本实验的目的是什么? (2)分析出本实验的自变量和因变量是什么? (3)设置实验组和对照组时,需控制无关变量。在描述本实验的无关变量时需用到哪些措辞?,解析:用切除幼龄大鼠垂体的方法探究垂体对机体生长发育的作用,以体重变化作为生长发育的检测指标,因此实验中的自变量是垂体的有无,因变量是体重的变化,影响实验结果的其他变化是无关变量。 (1)根据单一变量原则,A组(对照组)的处理是手术但不切除垂体,B组的处理是切除垂体,其他条件相同且适宜,目的是排除手术
13、操作对大鼠生长发育的影响。每隔一段时间,测定并记录两组大鼠的体重,并对所得数据进行统计处理与分析。 答案:(1)手术但不切除垂体 切除垂体 每隔一定时间,测定并记录两组大鼠的体重,(2)实验结果与分析 B组大鼠生长发育的状况不如A组,出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的 激素和 激素。,解析:(2)垂体可分泌生长激素和促甲状腺激素,促甲状腺激素能促进甲状腺分泌甲状腺激素,生长激素和甲状腺激素能促进大鼠的生长发育。 答案:(2)生长 促甲状腺,素养提升,1.常见动物激素生理功能的研究方法,2.实验设计注意事项 (1)动物分组的基本要求:选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动
14、物进行平均分组,且每组不能只有一只。 (2)在研究动物激素生理功能的实验设计中,要注意设计对照实验,排除干扰因素的影响,使实验结论更加科学。对照组中,生理盐水不能用蒸馏水代替。 (3)若研究物质的化学本质是蛋白质,则必须是注射法,而不能用饲喂法,因为该物质会被消化分解,如研究胰岛素就有降血糖的生理作用,必须选用注射法,对成年个体注射胰岛素后观察、记录血糖浓度的变化情况;如果是脂质或氨基酸类等小分子物质可以注射,也可饲喂。,对点落实,1.胰岛细胞的内分泌活动的协调有利于维持血糖平衡。 (1)支配胰岛细胞的交感神经兴奋时,其末梢释放的去甲肾上腺素促进胰岛A细胞的分泌,却抑制胰岛B细胞的分泌,原因是
15、 。,解析:(1)同种神经递质与不同种的细胞上的不同受体结合引起的效应不同。 答案:(1)胰岛A、B细胞与去甲状腺素结合的受体不同,(2)胰岛素可通过作用于下丘脑神经元抑制胰高血糖素的分泌,验证此实验的实验思路是:将大鼠随机分成两组:一组在其下丘脑神经元周围施加适量的胰岛素溶液,另一组施加 ,测定并比较施加试剂前后血液中胰高血糖素的浓度。为使实验结果更明显,实验过程中应将血糖维持在比正常浓度 (填“稍高”或“稍低”)的水平。,解析:(2)作为空白对照组,另一组应施加等量的生理盐水。低血糖是诱导胰高血糖素分泌的重要因素,故血糖应维持稍低的水平,实验结果才会更明显。,答案:(2)等体积生理盐水 稍
16、低,(3)用高浓度的糖溶液饲喂一只动物后,每隔30 min检测其血糖浓度,结果见下表。请绘制血糖浓度的变化趋势的曲线图,并根据血糖浓度的变化在同一坐标图上画出胰岛素浓度变化趋势的曲线图。,解析:(3)根据表格中的数据,直接把时间对应的血糖浓度点标出,连接成线,即可得血糖浓度变化曲线图;胰岛素是降低血糖的一种激素,其浓度比血糖浓度低,随血糖浓度的升高而升高,血糖浓度下降是由胰岛素浓度升高所致,所以胰岛素浓度的峰值应落后于血糖浓度的峰值,随血糖浓度的降低而降低,然后再维持不变。,答案:(3)如图所示,2.(2019湖北黄冈月考)如果给动物注射大剂量胰岛素,动物会因低血糖而休克,通过注射胰高血糖素能
17、促使血糖升高,使休克的动物清醒。根据以下实验材料及用具,完成实验方案,证明胰高血糖素能升高血糖。 实验材料及用具:小白鼠、注射器、鼠笼、胰岛素溶液、胰高血糖素溶液、葡萄糖注射液、生理盐水。 实验方案:选择体重相近的健康小白鼠,按照下表进行处理、观察并填写相关内容。, ; ; ; 。,解析:根据实验的对照原则,B、C、D为三个实验组,注射大剂量的胰岛素溶液,则A组为对照组,所以应注射等量生理盐水;根据“注射胰高血糖素能促使血糖升高,使休克的动物清醒”,可知下一步实验处理方法中,是对休克动物做的对照实验,为对照组,注射等量的生理盐水导致小鼠休克未清醒,两组作为实验组应分别注射一定量胰高血糖素溶液或葡萄糖注射液,让休克的小鼠清醒,从而证明胰高血糖素能升高血糖。,答案:注射等量生理盐水 注射等量生理盐水 注射一定量胰高血糖素溶液(注射一定量葡萄糖注射液) 注射一定量葡萄糖注射液(注射一定量胰高血糖素溶液),